Vorbild Biofilm

Nicht nur nach Wirkstoffen gegen bakterielle Biofilme wird geforscht. Wissenschaftler versuchen auch Biofilme und die Produkte der darin wachsenden Bakterienkolonien für neue Wirkstoffe und Technologien zu nutzen. Und in manchen Bereichen finden sie sogar schon Anwendung.

Bakterielle Waffen umwandeln

Carsten Matz vom Helmholtz- Zentrum für Infektionsforschung (HZI) in Braunschweig und seine Kollegen suchen nach Möglichkeiten, die chemischen Waffen, die die Bakterienkolonien in den Schleimmatrizen vermutlich gegen die Fresszellen unseres Immunsystems benutzen, für medizinische Zwecke zu verwenden.

So könnten diese Substanzen das Potential haben, eine besondere Sorte Krankheitserreger zu bekämpfen: Einzellige Parasiten, die Infektionen wie die Schlafkrankheit oder Malaria verursachen. Diese Erreger sind den Fresszellen unseres Immunsystems in gewisser Weise ähnlich – und mit den Biofilm-Waffen möglicherweise behandelbar. „Biofilme sind damit nicht länger nur ein Problem, sondern möglicherweise auch eine Quelle für neue Wirkstoffe“, folgert Matz. „Sie produzieren in der Gemeinschaft hochwirksame Substanzen, die in einzelnen Bakterien nicht vorkommen.“

Auch in der Krebsmedizin könnten Biofilme von Nutzen sein: Ein weiteres Forscherteam des Braunschweiger Helmholtz-Zentrums für Infektionsforschung (HZI) hat entdeckt, dass Salmonellen-Bakterien in Geschwulste einwandern und dort als Biofilm-Gemeinschaft effektiv Tumorzellen abtöten.

Industriell eingesetzt

In der Industrie werden Biofilme bereits seit Jahrzehnten wirksam eingesetzt: Eines der bestbekannten Beispiele für die industrielle Nutzung von Biofilmen ist die Essigherstellung mit Hilfe von Essigbakterien. Diese werden entweder als Kahmhaut auf einer alkoholhaltigen Flüssigkeit oder auf Holzspänen angesiedelt, wo sie einen Ethanol zu Essigsäure umsetzenden Biofilm bilden.

Und auch zur Reinigung nutzen wir die Mikroorganismen in den extrazellulären Schleimschichten: Zum Beispiel werden in der Abwasserreinigung Bakterien an eine Feststoff-Oberfläche gebunden, damit sich dort die Wasser verunreinigenden Stoffe anlagern und von den Mikroben gefressen werden. Zusätzlich könnten Biofilme auch einen natürlicher Filter für Wasserreinigungs-Prozesse bilden, indem in ihren Wasserkanälen toxische Schwermetalle so wie etwa Uran zurückgehalten werden. Biofilme ermöglichen zudem die biologische Abfallbeseitigung, indem sie die Abfälle besiedeln und abbauen. Und selbst Bodenschadstoffe wie ausgelaufenes Öl können von den entsprechenden Mikroorganismen zersetzt werden.

Botaniker um Katharina Freystein von der Universität Leipzig machen sich zudem gut sichtbare, grüne Biofilme aus Algen zunutze, die sich an Bäumen ansiedeln: Sie haben entdeckt, dass das Grün besonders dort stark gedeiht, wo die Luft feinstaubgeschwängert ist. Je nach Algenmenge und -arten kann man so auf das Feinstaubvorkommen schließen.